Самодиффузия растворителей в микроэмульсиях: влияние пространственных ограничений, препятствий и сольватации
Статьи и работы по химии / Биконтинуальные типы микроэмульсий / Статьи и работы по химии / Биконтинуальные типы микроэмульсий / Самодиффузия растворителей в микроэмульсиях: влияние пространственных ограничений, препятствий и сольватации Самодиффузия растворителей в микроэмульсиях: влияние пространственных ограничений, препятствий и сольватации
Страница 1

Исследование самодиффузии молекул масла и воды позволяет отличить структуры с дискретными капельками или мицеллами от структур, в которых оба растворителя образуют домены, соединенные между собой на макроскопических расстояниях. Растворитель, заключенный в дискретных частицах, характеризуется более низкими значениями коэффициента диффузии по сравнению с растворителем, образующим связанные домены.

Особенность самодиффузии в основных структурах можно обобщить следующим образом.

1. В структуре, представленной капельками воды в масле, т.е. дискретными доменами воды в непрерывной среде масла, коэффициенты диффузии воды намного меньше коэффициентов диффузии масла; коэффициент диффузии масла близок к значению, характерному для чистого масла. Диффузия воды и ПАВ соответствует диффузии капелек с коэффициентом диффузии порядка 10-11 м2/с или меньше.

В доменах, связанных между собой на макроскопических расстояниях, молекулы растворителя могут быстро смещаться на большие расстояния. Молекулы растворителя, заключенные в дискретные или замкнутые домены, диффундируют очень медленно, а – Набухшие вследствие со-любилизации мицеллы или капельки микроэмульсии типа «масло в воде»; б – биконтинуальные структуры. Точки представляют меченые молекулы в начальный момент времени и через некоторое время.

2. В структуре, представленной капельками масла в непрерывной среде воды, наблюдается обратное соотношение коэффициентов диффузии двух растворителей.

3. Биконтинуальные микроэмульсии, в которых растворители образуют домены, связанные на макроскопических расстояниях, характеризуются высокими коэффициентами диффузии обоих растворителей. Диффузия ПАВ в би-континуальных микроэмульсиях происходит с коэффициентами диффузии порядка 10-10 м2/с, т.е. гораздо быстрее, чем в микроэмульсиях капельного типа, так как диффузия пространственно не ограничена, но просто происходит медленнее, чем в молекулярных растворах.

4. В молекулярно дисперсных или бесструктурных системах все компоненты диффундируют быстро.

Приведенные простые аргументы хорошо применимы к случаю полного разделения на домены масла и воды и пленки ПАВ и к эффективным ПАВ, т.е. ограниченно растворимым в обеих жидких фазах и способным смешивать большие количества масла и воды с образованием гомогенной системы. Если пространственные ограничения менее выражены, разница значений коэффициентов диффузии уменьшается. В предельном случае молекулярно дисперсных растворов без признаков агрегирования все компоненты характеризуются быстрой диффузией.

На трансляционную диффузию индивидуальных молекул и капелек растворителей влияют барьеры, создающиеся доменами, преодолеть которые молекулы не могут. Диффузия капелек замедляется пропорционально их объемной доле ф. Для сфер относительное торможение приблизительно выражается формулой

Молекулы растворителя в непрерывной среде, содержащей сферические капли, замедляются лишь умеренно, и коэффициент диффузии относительно свободной от капель системы описывается выражением

Для асимметричных капелек удлиненной или цилиндрической формы эффект пространственного ограничения умеренно выражен, как это видно из рис. Следует отметить, что дискообразные или сплющенные капельки сильно замедляют диффузию растворителя даже при очень низких объемных долях. Действительно, присутствие более протяженных плоских ограничивающих поверхностей приводит к снижению значения коэффициента диффузии на 2/3 уже при небольших объемных долях. Тот же эффект пространственного ограничения проявляется в структурах нулевой средней кривизны, как это уже обсуждалось в связи губчатыми и кубическими жидкокристаллическими фазами. Зависимость диффузии от геометрии препятствий полезна для определения микроструктур в микроэмульсиях.

Страницы: 1 2

Смотрите также

Глюкоза
...

Олово, свинец и их сплавы
...

Самоорганизация полимеров
Известно, что многие макромолекулы, содержащие атомные группы различной химической природы, способны самопроизвольно образовывать сложные трёхмерные ансамбли. Это явление называется самоорга ...